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进口球阀 - 它们是如何工作的

作者: 美国MILLER米勒阀门中国运营中心 时间:2022-09-29 09:47:48 阅读:39

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图 1:球阀剖视图

球阀是一种截止阀,它通过具有孔的旋转球来控制液体或气体的流动。通过将球绕其轴旋转四分之一圈(90 度),介质可以流过或被阻挡。它们的特点是使用寿命长,并在整个使用寿命期间提供可靠的密封,即使阀门长时间不使用也是如此。因此,它们作为截止阀比闸阀更受欢迎。与大多数其他类型的阀门相比,球阀更能抵抗受污染的介质。

在特殊版本中,球阀也用作控制阀。由于与其他类型的控制阀相比,控制流量的精度相对有限,因此这种应用不太常见。然而,阀门在这里也提供了一些优势。例如,即使在脏介质的情况下,它仍能确保可靠的密封。图1显示了球阀的剖视图。

常见球阀类型

标准(螺纹)

标准球阀由外壳、阀座、球和用于球旋转的杠杆组成。它们包括带有两个、三个和四个端口的阀门,这些端口可以是内螺纹或外螺纹或它们的组合。螺纹阀最常见,种类繁多:经过特定介质或应用认证的微型球阀、角球阀、ISO-top 球阀,带有集成过滤器或排放点,不胜枚举。它们具有广泛的选择范围和较大的压力和温度工作范围。

液压

液压球阀是专门为液压和加热系统设计的,因为它们具有较高的额定工作压力和抗液压油和加热油的能力。这些阀门由钢或不锈钢制成。除了这些材料,阀座还可以用来制造适用于高工作压力的液压阀。这些阀门的阀座由聚甲醛(POM)制成,适用于高压和低温应用。液压球阀的最大工作压力超过500巴,最高温度高达80℃..

法兰式

法兰球阀的特点在于其连接类型。这些端口通过通常根据特定标准设计的法兰连接到管道系统。这些阀门提供高流速,因为它们通常具有全通径设计。在选择法兰球阀时,除了压力等级外,还必须检查法兰压缩等级,这表明了这种连接类型所能承受的最高压力。这些球阀设计有两个、三个或四个端口。它们可以被批准用于特定介质,并具有ISO-top以及标准直角回转阀可能具有的所有其他功能。它们通常由不锈钢、钢或铸铁制成。

通风的

就设计而言,排气球阀与标准双向球阀几乎相同。主要区别在于,在关闭位置时,出口与环境相通。这是通过在球和阀体上钻一个小孔来实现的。当阀门关闭时,孔与出口对齐,压力释放。这在压缩空气系统中特别有用,压缩空气系统通过降低压力来提供更安全的工作环境。直观上,这些阀门看起来像2通球阀,但实际上它们是3/2通的,因为通风的孔很小。

锻造球阀

锻造球阀是在合金和金属仍处于固态时通过成形制成的。和金属合金通过加热或使用工业尺寸的工具来弯曲,这些工具提供压缩力来弯曲材料。锻造球阀更适用于要求高温、高压和其他苛刻条件的工业应用。黄铜和不锈钢可以用来制造锻造球阀。在制造过程中,根据球阀的设计,用模锻机对金属(或合金)进行加热、压缩、弯曲和成形。

模具有助于将金属塑造成特定的形状,而机器会施加足够的压力,迫使金属进入合适的形状。对于尺寸较大的球阀,需要将不同的部件焊接在一起。阀门还可以根据特定需要涂上专门的涂层。

锻造球阀的好处

  • 锻造球阀坚固耐用,这些阀门可用于高温高压等特别恶劣的环境中。

    锻造工艺降低了球阀对气孔、裂纹和收缩的敏感性。

    锻造球阀能很快适应温度变化;因此,这些阀门适用于各种环境。

    维护要求低

球阀工作原理

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图 2:球阀示意图

要了解球阀的工作原理,了解球阀的五个主要部件和两种不同的操作类型是非常重要的。这五个主要部件可以在图2的球阀示意图中看到。阀杆(1)与球(4)相连,可手动或自动操作(电动或气动)。由球阀座(5)支撑和密封,球阀座是阀杆周围的O形环(2)。全部在阀壳(3)中。如图1的截面图所示,球体上有一个通孔。当阀杆旋转四分之一圈时,孔要么打开让介质流过,要么关闭阻止介质流过。如下所述,阀门功能、外壳部件、球设计和操作类型都会影响球阀的操作。

电路功能

阀门可以有两个、三个甚至四个端口(2通、3通或4通)。大多数球阀是双向的,通过杠杆手动操作。当阀门打开时,杠杆对准管道。在关闭位置,手柄垂直于管道。对于两通阀,球阀的流向只是从输入到输出。手动操作球阀可以快速关闭,因此在快速流动的介质中存在水锤的风险。一些球阀配有执行机构。三通阀有L形或T形孔,会影响回路功能(流向)。这可以在图3中看到。因此,可以实现各种电路功能,例如分配或混合流。

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图 3:三通球阀示例以及 T 型孔和 L 型孔的电路功能。

外壳组件

阀体的组装可分为三种常用的设计:一体式、两件式和三件式壳体。不同之处在于阀门的组装方式,这会影响维护或维修的可能性。在每个实施例中阀门的操作是相同的。

  • 一件:这是最便宜的变体。包围球的两个部分是压制或焊接的。不能打开阀门进行清洁或维护。这种类型通常用于要求不高的应用。

  • 两件式:可拆卸两件式阀门进行清洁、维修和检查。通常,零件通过螺纹连接连接。阀门必须完全从管道上拆下,才能将两个部分分开。

  • 三件式:更昂贵的阀门通常有三件。零件通常通过螺栓连接夹紧在一起。该实施例的优点是无需将整个阀门从管道上拆下即可维修阀门。

球型设计

最常见的设计是“浮球设计”。球悬浮在介质中并由两个密封环固定到位。一些高质量的阀门采用耳轴球设计球体在顶部和底部都有支撑,以减少阀座上的负载。

  • 浮动:大多数球阀都有一个浮动球。球由阀座支撑。

  • 耳轴:大直径和高工作压力(例如 DN >100mm 和 30 bar)的阀门通常采用耳轴设计。球体由底部和顶部支撑,以减少座圈上的负载。耳轴阀的操作扭矩通常较低。

穿过球的孔可以具有不同的轮廓,例如全孔、缩孔或 V 形。

  • 缩径:大多数球阀都有缩径。结果,阀门在系统中引入了摩擦损失。与其他类型的阀门相比,这些损失仍然相对较小。一件式球阀几乎总是缩径。

  • 全通径:全通径阀门的孔径与管道相同。优点是没有额外的摩擦损失,并且系统在机械上更容易清洁(清管)。缺点是球和外壳比标准的缩径角行程阀大。因此成本略高,对于许多应用来说,这不是必需的。它们也被称为全通径球阀。

  • V形:球体或阀座上的孔具有“V”形轮廓。因此,可以通过旋转球更精确地控制所需的流量。通过优化轮廓,可以接近线性流动特性。

要了解有关为您的应用做出正确选择的更多信息,请阅读我们的球阀选择技术文章!

球阀手柄

手柄连接到阀杆(图 2 编号 1),能够将阀门从打开或关闭位置(90 度)转动。如果安装正确,阀门在手柄与管道平行时打开,在手柄与管道垂直时关闭。注意手柄方向对于直观地了解阀门是打开还是关闭非常重要。还有其他球阀手柄类型,如可锁定手柄或球阀手轮。这些操作正如其名称所暗示的那样。如果您有更大的球阀或需要额外的扭矩来打开或关闭阀门,则可能需要延长球阀手柄。如果您的手柄断裂、放置错误或者您正在将自动球阀转换为手动球阀,您可以购买球阀手柄更换件。

自动阀

有些阀门可以配置电动或气动执行机构来代替手动操作来开启或关闭阀门,如图4所示。它们直接连接到阀杆上(图2中的1号),并且可以旋转四分之一圈。阀门和执行机构之间最常见的法兰连接是ISO 5211标准。图4显示了准备连接到致动器的ISO 5211顶部的示例。通过执行机构,您可以远程或通过控制器控制球阀,使其可用作自动关闭装置。弹簧驱动球阀,又称弹簧加载,是在断电的情况下,利用弹簧开启/关闭阀门,然后利用执行机构使其保持在开启/关闭位置。这些用于节能应用或故障安全原因。

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图4:气动球阀(左)、电动球阀(中)、ISO-top球阀(右)

有几种不同的方式来控制执行器:

  • 2 点控制(也称为开-关或开-关电路)除电源线外还使用一根控制线。一旦控制线通电,阀门就会电动打开。如果控制线未通电,则阀门关闭(电动或通过弹簧)。

  • 三点控制使用两根控制线:一根用于逆时针旋转球,一根用于顺时针旋转球。根据应用,可以选择最合适的控制。

某些电动执行器还可以提供调制控制,将球阀定位在 0-100% 打开/关闭之间。